(57)【要約】【課題】改質領域を形成することによる半導体基板の機械強度の低下を抑制すると共に、クロストークの抑制効果を向上させることが可能なフォトダイオードアレイを提供する。【解決手段】フォトダイオードアレイ１は、半導体基板３と、半導体基板３の裏面３ｂ側に並んで配置されていると共に、それぞれが半導体基板３とのｐｎ接合１１によりフォトダイオード１３を構成する複数のｐ型半導体領域５と、を備え、半導体基板３の隣接するｐ型半導体領域５間の領域には、該領域の所定位置に集光点を合わせてレーザ光を照射することによって、ｐ型半導体領域５の配置方向に離隔し且つｐ型半導体領域５の配置方向に交差する方向に延びる２つの改質領域５０が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の一方面側に並んで配置されていると共に、それぞれが前記半導体基板との接合によりフォトダイオードを構成する複数の第２導電型の半導体領域と、を備え、
前記半導体基板の隣接する前記第２導電型の半導体領域間の領域には、該領域の所定位置に集光点を合わせてレーザ光を照射することによって、前記第２導電型の半導体領域の配置方向に離隔し且つ前記第２導電型の半導体領域の配置方向に交差する方向に延びる少なくとも２つの改質領域が形成されていることを特徴とするフォトダイオードアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトダイオードアレイと、
前記半導体基板の前記一方面上又は前記一方面に対向する他方面上に配置されるシンチレータと、を備えていることを特徴とする放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオードアレイ及び放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオードアレイとして、半導体基板の光入射面側に形成された複数のフォトダイオードと、半導体基板の光入射面に達して隣接するフォトダイオード間のそれぞれに形成された１つの連続した直線状の改質領域とを備えるフォトダイオードアレイが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２に記載されたフォトダイオードアレイでは、隣接するフォトダイオード間の領域に沿って半導体基板にレーザ光を照射することによって改質領域が形成されている。これにより、光入射面側からの入射光によって発生して隣接するフォトダイオードへ拡散するキャリアが改質領域にトラップされることとなり、隣接するフォトダイオード間のクロストークが抑制されている。
【０００３】
また、絶縁性基板上に配置された複数の画素電極と、画素電極上に配置され、光の入射によりキャリアを生じる光吸収層と、光吸収層上に配置された障壁層と、隣接する画素電極間のそれぞれに沿って障壁層内に形成された１つの連続した直線状の改質領域（ポテンシャルバリア領域）とを備えているフォトダイオードが知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載されたフォトダイオードでは、隣接する画素電極間の領域に沿って障壁層内にレーザ光を照射することによって改質領域（ポテンシャルバリア領域）が形成されている。これにより、隣接する画素電極へ拡散するキャリアが改質領域（ポテンシャルバリア領域）で遮断されることとなり、隣接する画素電極間のクロストークが抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９４６５号公報
【特許文献２】特開昭６３−１２８６７７号公報
【特許文献３】特開平１０−７０３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、改質領域を形成することによる半導体基板の機械強度の低下を抑制すると共に、クロストークの抑制効果を向上させることが可能なフォトダイオードアレイ及び放射線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明に係るフォトダイオードアレイは、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の一方面側に並んで配置されていると共に、それぞれが半導体基板との接合によりフォトダイオードを構成する複数の第２導電型の半導体領域と、を備え、半導体基板の隣接する第２導電型の半導体領域間の領域には、該領域の所定位置に集光点を合わせてレーザ光を照射することによって、第２導電型の半導体領域の配置方向に離隔し且つ第２導電型の半導体領域の配置方向に交差する方向に延びる少なくとも２つの改質領域が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
ところで、半導体基板の改質領域が形成された部分は、半導体基板の他の部分と比べて機械強度が低下している。そのため、半導体基板の隣接する第２導電型の半導体領域間の領域に第２導電型の半導体領域の配置方向に交差する方向に延びて１つの改質領域が形成されている場合、半導体基板に外力が与えられると、応力は１つの改質領域に集中することとなる。この場合、改質領域に接する半導体基板内部の機械強度が十分でないと、改質領域に集中した応力により、改質領域を起点に半導体基板に割れが生じてしまう。
【０００８】
しかしながら、本発明に係るフォトダイオードアレイでは、隣接する第２導電型の半導体領域間の領域に、第２導電型の半導体領域の配置方向に離隔し且つ第２導電型の半導体領域の配置方向に交差する方向に延びる少なくとも２つの改質領域が形成されている。この場合、半導体基板に外力が与えられると、応力が少なくとも２つの改質領域のそれぞれに分散されることとなる。これにより、応力が局所的に１つの改質領域に集中することが抑制されるため、改質領域に集中した応力により、改質領域を起点に半導体基板に割れが生じてしまうことが抑制される。したがって、改質領域を形成することによる半導体基板の機械強度の低下を抑制することが可能である。
【０００９】
また、本発明に係るフォトダイオードアレイでは、入射光によって発生して隣接する第２導電型の半導体領域へ拡散するキャリアを第２導電型の半導体領域の配置方向に離隔し且つ第２導電型の半導体領域の配置方向に交差する方向に延びる少なくとも２つの改質領域のそれぞれによりトラップすることができる。これにより、改質領域が１つ形成されている場合に比べて、トラップされるキャリアの数が増加する。したがって、隣接する第２導電型の半導体領域間のクロストークの抑制効果を向上させることが可能である。
【００１０】
また、本発明に係る放射線検出器は、上記本発明に係るフォトダイオードアレイと、半導体基板の一方面上又は一方面に対向する他方面上に配置されるシンチレータと、を備えていることを特徴とする。これにより、本発明に係る放射線検出器では、上記本発明に係るフォトダイオードアレイを用いていることから、改質領域を形成することによる半導体基板の機械強度の低下を抑制すると共に、クロストークの抑制効果を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、改質領域を形成することによる半導体基板の機械強度の低下を抑制すると共に、クロストークの抑制効果を向上させることが可能なフォトダイオードアレイ及び放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るフォトダイオードアレイの一部を示す平面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係るフォトダイオードアレイの製造方法を説明するための断面構成を示す模式図である。
【図４】第１実施形態に係るフォトダイオードアレイの製造方法を説明するための断面構成を示す模式図である。
【図５】第２実施形態に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面構成を示す模式図である。
【図７】隣接するフォトダイオード間における分光感度の測定結果を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るフォトダイオードアレイの変形例の断面構成を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態に係るフォトダイオードアレイの変形例の断面構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るフォトダイオードアレイの変形例を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るフォトダイオードアレイの変形例を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るフォトダイオードアレイの製造方法の変形例を説明するための断面構成を示す模式図である。
【図１３】第１実施形態に係る放射線検出器の断面構成を示す模式図である。
【図１４】第１実施形態に係る放射線検出器の製造方法を説明するための断面構成を示す模式図である。
【図１５】第２実施形態に係る放射線検出器の断面構成を示す模式図である。
【図１６】第３実施形態に係る放射線検出器の断面構成を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る放射線検出器の製造方法の変形例を説明するための断面構成を示す模式図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る放射線検出器の製造方法の変形例を説明するための断面構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１４】
［フォトダイオードアレイ］
［第１実施形態］
図１及び図２を参照して、第１実施形態に係るフォトダイオードアレイ１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成を示す模式図である。
【００１５】
裏面入射型のフォトダイオードアレイ１は、図１及び図２に示すように、ｎ型（第１導電型）の半導体基板３と、ｐ型（第２導電型）半導体領域５と、ｎ型半導体領域７とを備えている。
【００１６】
半導体基板３は、互いに対向する表面（他方面）３ａと裏面（一方面）３ｂとを有している。表面３ａは、光Ｌ１の入射面であり、裏面３ｂは、信号出力面である。半導体基板３は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなり、その厚さが例えば１５０μｍの正方形状の基板である。半導体基板３は、不純物（例えば、リン）を含み、その濃度は例えば５×１０１２／ｃｍ３である。半導体基板３は、内部に後述する改質領域５０を有している。
【００１７】
ｐ型半導体領域５は、半導体基板３の裏面３ｂ側において、例えば２次元のマトリクス状に互いに離隔して複数配置されている。隣接するｐ型半導体領域５の間隔は、例えば２５０μｍに設定されている。各ｐ型半導体領域５は、例えばＳｉにより正方形状に形成されており、その厚さは例えば０．５５μｍである。各ｐ型半導体領域５は、不純物（例えば、ボロン）を含み、その濃度は例えば１×１０１９／ｃｍ３である。各ｐ型半導体領域５は、半導体基板３とのｐｎ接合１１により構成されたフォトダイオード１３を含む画素部である。ｐｎ接合１１は、半導体基板３に空乏層が広がることによりフォトダイオード１３の光感応領域として機能する。
【００１８】
ｎ型半導体領域７は、半導体基板３の裏面３ｂ側の隣接するｐ型半導体領域５間において、各ｐ型半導体領域５と離隔して、各ｐ型半導体領域５を囲むように配置されている。ｎ型半導体領域７は、例えばＳｉからなり、その厚さは例えば１．５μｍである。ｎ型半導体領域７は、不純物（例えば、リン）を含み、半導体基板３よりも不純物濃度が高く（例えば、１×１０１８／ｃｍ３）設定されている。
【００１９】
半導体基板３の裏面３ｂ上の略全面には、例えば周知のＣＶＤ（化学的蒸着）法、蒸着法、スパッタ法、熱酸化法により絶縁膜２１が形成されている。絶縁膜２１は、例えばＳｉＯ２（酸化膜）やＳｉＮ（窒化膜）からなり、複数のコンタクトホール２３が設けられている。半導体基板３の裏面３ｂに垂直な方向から見て各ｐ型半導体領域５及びｎ型半導体領域７のそれぞれが配置された位置の絶縁膜２１上には、電極膜２５が配置されている。電極膜２５は、金属材料（例えば、Ａｌ）からなり、コンタクトホール２３を塞ぐように配置されてｐ型半導体領域５又はｎ型半導体領域７に物理的及び電気的に接続されている。
【００２０】
電極膜２５上には、例えばＮｉ、Ａｕを順次メッキすることにより、電極パッド２９が形成されている。電極パッド２９が形成された部分を除く電極膜２５上と、隣接する電極膜２５間の領域とを覆うように層間絶縁膜２７が配置されている。層間絶縁膜２７は、ポリイミド等の絶縁性樹脂により形成されることにより、隣接する電極膜２５が電気的に互いに接続されることを抑制している。
【００２１】
半導体基板３の裏面３ｂに垂直な方向から見て各ｐ型半導体領域５の略中央における電極パッド２９上には、バンプ電極３１が配置されている。半導体基板３の裏面３ｂに垂直な方向から見て隣接する４つのｐ型半導体領域５間の領域の略中央における電極パッド２９上には、バンプ電極３３が配置されている。バンプ電極３１，３３は、後述する配線基板８１に物理的及び電気的に接続される。バンプ電極３１，３３は、金属材料（例えば、はんだ）からなり、例えばはんだペーストのスクリーン印刷法により形成されている。
【００２２】
半導体基板３の表面３ａ側の略全面には、アキュムレーション領域４１が配置されている。アキュムレーション領域４１は、例えばＳｉからなり、その厚さは例えば１．０μｍである。アキュムレーション領域４１は、不純物（例えば、リン等）を含むｎ型の半導体領域であり、その濃度は例えば１×１０１５／ｃｍ３である。
【００２３】
半導体基板３の表面３ａ上の略全面には、表面３ａの被覆膜（保護膜）として、絶縁膜４３が配置されている。絶縁膜４３の半導体基板３側と反対側の表面４３ａは、フォトダイオードアレイ１の光入射面を構成している。絶縁膜４３は、例えば光透過膜である。絶縁膜４３は、例えばＳｉＯ２（酸化膜）やＳｉＮ（窒化膜）からなり、その厚さは例えば０．１μｍである。絶縁膜４３は、例えば周知のＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法、熱酸化法により形成されている。絶縁膜４３は、半導体基板３の裏面３ｂに垂直な方向から見て、改質領域５０が配置されている位置に対応する半導体基板３の表面３ａ上の部分と、改質領域５０が配置されていない位置に対応する半導体基板３の表面３ａ上の部分とを含んでいる。
【００２４】
次に、改質領域５０について説明する。改質領域５０は、複数のｐ型半導体領域５が配置される領域内に形成されており、当該領域を囲むと共にその外縁が半導体基板３の外縁をなす領域には形成されていない。改質領域５０は、半導体基板３の隣接するｐ型半導体領域５間の領域に配置されており、隣接する４つのｐ型半導体領域５に囲まれる領域には形成されていない。改質領域５０は、半導体基板３の隣接するｐ型半導体領域５間の領域において、ｐ型半導体領域５の配置方向に離隔し且つｐ型半導体領域５の配置方向に交差する方向に延びて２つ配置されている。ここで、「隣接するｐ型半導体領域５間の領域」とは、半導体基板３の裏面３ｂに垂直な方向から見て隣接するｐ型半導体領域５間に位置する半導体基板３の内部の領域を意味する。
【００２５】
２つの改質領域５０は、隣接するｐ型半導体領域５間の中央からｐ型半導体領域５に向かって略等しい距離（例えば、１００μｍ）において、互いに略平行に配置されている。各改質領域５０は、連続的な直線状部分として形成されている。各直線状部分は、半導体基板３の側面と略平行な長手方向及び当該長手方向に直交する短手方向を有する部分が複数連なって形成されている。
【００２６】
各改質領域５０は、半導体基板３の表面３ａと各ｎ型半導体領域７との間に配置されている。各改質領域５０は、半導体基板３の表面３ａ側の略半分の領域に配置されており、半導体基板３の表面３ａ及びｎ型半導体領域７に達することなく配置されている。また、各改質領域５０は、隣接する二つのｐ型半導体領域７のｐｎ接合１１からそれぞれ広がることにより一体に形成されている空乏層に達することなく形成されている。
【００２７】
各改質領域５０は、半導体基板３の表面３ａから互いに略等しい深さ位置にそれぞれ配置されている。各改質領域５０は、半導体基板３の厚み方向における表面３ａ側の所定の深さ位置（表面３ａ側の領域１０〜６０％が好ましく、１０〜４５％がより好ましく、１０〜３０％が更に好ましい。）にそれぞれ配置されている。また、各改質領域５０の表面３ａ側の端部は、例えば、表面３ａから所定の深さ（１４５μｍ以下が好ましく、７５μｍがより好ましく、２０μｍが更に好ましい。）にそれぞれ位置している。
【００２８】
改質領域５０の直線状部分を長手方向に垂直な平面で切断した断面は、半導体基板３の厚み方向に長軸を有する楕円状を呈していると共に、短軸方向の幅が例えば３〜４μｍに形成されている。各改質領域５０は、後述するように半導体基板３の内部に集光点Ｆを合わせてレーザ光Ｌａを照射することにより、例えば多光子吸収によってレーザ光Ｌａが照射された領域全体に形成されている。なお、集光点Ｆとはレーザ光Ｌａが集光した箇所のことである。
【００２９】
以上の構成を有するフォトダイオードアレイ１は、次の動作を行う。絶縁膜４３の表面４３ａ側から光Ｌ１が入射すると、光Ｌ１は絶縁膜４３を透過し、半導体基板３、ｐ型半導体領域５及びｎ型半導体領域７に達する。そして、光Ｌ１の各波長成分によって発生したキャリアが、半導体基板３、ｐ型半導体領域５及びｎ型半導体領域７の内部における電界に従ってドリフトし、電界の無い場合は拡散する。
【００３０】
光Ｌ１の各波長成分によって発生したキャリアは、隣接するｐ型半導体領域５間にドリフト又は拡散した場合には、２つの改質領域５０のそれぞれにトラップされ、再結合することにより消滅する。改質領域５０にトラップされず、ｐｎ接合１１に達したキャリアはバンプ電極３１,３３から光電流として外部に取り出される。この光電流により、各フォトダイオード１３は、光Ｌ１の光波長成分に応じた電気信号をそれぞれ出力することとなる。
【００３１】
次に、図３及び図４を用いて、上述したフォトダイオードアレイ１の製造方法について説明する。図３及び図４は、第１実施形態に係るフォトダイオードアレイ１の製造工程を説明するための断面構成を示す模式図である。
【００３２】
まず、改質領域５０及びバンプ電極３１，３３が形成されていないことを除き、図２に示すフォトダイオードアレイ１と同様の構成を有する構成単位がマトリクス状に連なった加工対象物６１を準備する。そして、図３（ａ）に示すように、加工対象物６１にダイシングテープ（保持部材）６３を貼り付ける。
【００３３】
次に、レーザ光Ｌａを多光子吸収が生じる条件に設定し、図３（ｂ）に示すように、半導体基板３の内部における隣接するｐ型半導体領域５間の領域の所定の深さ位置に対し、半導体基板３の表面３ａ側より集光点Ｆを合わせてレーザ光Ｌａを照射する。改質領域５０は、集光点Ｆより半導体基板３の表面３ａ方向に向かって拡がることにより、断面が半導体基板３の厚み方向に長軸を有する楕円状を呈して形成される。なお、改質領域５０の深さ位置は、例えば半導体基板３とレーザ光Ｌａを照射する光学系の相対的な位置関係を調節して、半導体基板３の厚み方向へ集光点Ｆを半導体基板３に対して相対移動させることにより調節することができる。
【００３４】
ここで、多光子吸収について簡単に説明する。光子のエネルギーｈνが、材料の吸収のバンドギャップＥＧよりも小さい場合、光学的に透明となる。よって、ｈν＞ＥＧである場合には、材料に吸収が生じる。しかし、光学的に透明であっても、レーザ光の強度を非常に大きくした場合には、ｎｈν＞ＥＧの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）において材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点におけるレーザ光の１パルス当たりのエネルギー）÷（レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度（Ｗ／ｃｍ２）で決まる。
【００３５】
第１実施形態に係るレーザ加工では、半導体基板３がレーザ光Ｌａを吸収することにより、半導体基板３を発熱させて改質領域５０を形成するのではない。半導体基板３にレーザ光Ｌａを透過させ半導体基板３の内部に多光子吸収を発生させて改質領域５０を形成している。よって、半導体基板３の表面３ａや絶縁膜４３の表面４３ａでは、レーザ光Ｌａがほとんど吸収されないので、半導体基板３の表面３ａや絶縁膜４３の表面４３ａが溶融することはない。
【００３６】
第１実施形態において多光子吸収により形成される改質領域５０の一つの例として、溶融処理領域がある。
【００３７】
この場合には、レーザ光Ｌａを半導体基板３の内部に集光点Ｆを合わせて、集光点Ｆにおける電界強度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で照射する。これにより、半導体基板３の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により、半導体基板３の内部に溶融処理領域が形成される。
【００３８】
溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくともいずれか一つを意味する。溶融処理領域は、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。溶融処理領域は、単結晶構造、非晶質構造又は多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。半導体基板３がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。なお、電界強度の上限値としては、例えば１×１０１２（Ｗ／ｃｍ２）である。パルス幅は例えば１〜２００ｎｓが好ましい。
【００３９】
次に、形成予定ライン（図示せず）に沿って、集光点Ｆを半導体基板３に対して相対移動させることにより１つの連続的な直線状の改質領域５０を形成する。なお、形成予定ラインは、直線状に延びた仮想線であり、各改質領域５０の形成位置に対応するように、例えば半導体基板３の表面３ａ側の隣接するｐ型半導体領域５間の領域に沿って略平行に２本配置されている。
【００４０】
そして、上記の改質領域５０の形成に用いた形成予定ラインと略平行に配置された形成予定ラインに沿って、同様に集光点Ｆを半導体基板３に対して相対移動させる。これにより、略平行な２つの改質領域５０が形成される。
【００４１】
更に、他の形成予定ラインに沿って集光点Ｆを半導体基板３に対して相対移動させることにより、それぞれの隣接するｐ型半導体領域５間の領域に改質領域５０を形成する。以上により、改質領域５０が配置された加工対象物６５が得られる。
【００４２】
次に、図３（ｃ）に示すように、加工対象物６５の切断位置に集光点Ｆを合わせてレーザ光Ｌａを照射する。そして、半導体基板３の厚み方向に集光点Ｆを半導体基板３に対し相対移動させると共に、切断予定ライン（図示せず）に沿って集光点Ｆを半導体基板３に対して相対移動させ、半導体基板３の内部に溶融処理領域を半導体基板３の裏面３ｂ及び絶縁膜４３の表面４３ａに達するように形成する。なお、切断予定ラインは、直線状に延びた仮想線であり、切断位置に対応するように、例えば半導体基板３の表面３ａ側に配置されている。
【００４３】
そして、ダイシングテープ６３及び加工対象物６５を除電しながら、ダイシングテープ６３を拡張させる。これにより、ダイシングテープ６３が拡張された状態にあるため、図４（ａ）に示すように、溶融処理領域を切断の起点として加工対象物６５が切断予定ラインに沿って切断され、複数の加工対象物６５ａが得られる。
【００４４】
次に、各加工対象物６５ａにＵＶ照射してダイシングテープ６３を剥離した後、図４（ｂ）に示すように、得られた複数の加工対象物６５ａの１つを取り出す。そして、図４（ｃ）に示すように、例えばはんだペーストのスクリーン印刷によって所定の位置にバンプ電極３１，３３を形成することにより、フォトダイオードアレイ１が得られる。
【００４５】
以上のように、第１実施形態では、隣接するｐ型半導体領域５間の領域に、ｐ型半導体領域５の配置方向に離隔し且つｐ型半導体領域５の配置方向に交差する方向に延びる２つの改質領域５０が形成されている。この場合、半導体基板３に外力が与えられると、応力が２つの改質領域５０のそれぞれに分散されることとなる。これにより、応力が局所的に１つの改質領域５０に集中することが抑制されるため、改質領域５０に集中した応力により、改質領域５０を起点に半導体基板３に割れが生じてしまうことが抑制される。したがって、改質領域５０を形成することによる半導体基板３の機械強度の低下を抑制することが可能である。
【００４６】
また、第１実施形態では、光Ｌ１によって発生して隣接するｐ型半導体領域５へ拡散するキャリアをｐ型半導体領域５の配置方向に離隔し且つｐ型半導体領域５の配置方向に交差する方向に延びる２つの改質領域５０のそれぞれによりトラップすることができる。これにより、改質領域５０が１つ形成されている場合に比べて、トラップされるキャリアの数が増加する。したがって、隣接するｐ型半導体領域５間のクロストークの抑制効果を向上させることが可能である。
【００４７】
また、絶縁膜４３が半導体基板３の表面３ａに接して配置されていると、半導体基板３が絶縁膜４３によって補強されることとなり、半導体基板３の耐久性が向上する。しかしながら、改質領域５０が絶縁膜４３の内部に達して形成されていると、絶縁膜４３の機械強度が低下してしまい、半導体基板３の耐久性を向上させる効果が低下してしまう。一方、第１実施形態では、改質領域５０が絶縁膜４３の内部に達することなく形成されており、絶縁膜４３の機械強度の低下が抑制されている。したがって、絶縁膜４３による半導体基板３の耐久性の向上効果を維持することができる。これにより、放射線検出器１００の製造における歩留まりを向上させることも可能である。
【００４８】
また、第１実施形態に係るフォトダイオードアレイ１では、ｎ型半導体領域７に達することなく改質領域５０が形成されていることから、改質領域５０とｐｎ接合１１から広がる空乏層とが互いに干渉し難く、改質領域５０を形成することによるノイズの発生を抑制することが可能である。更に、改質領域５０とｐｎ接合１１から広がる空乏層との干渉が抑制されていることから、改質領域５０の形成におけるレーザ光Ｌａの照射精度を緩和することや、改質領域５０の形状の自由度を向上させることが可能である。
【００４９】
［第２実施形態］
図５及び図６を参照して、第２実施形態に係るフォトダイオードアレイ９１の構成について説明する。図５は、第２実施形態に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面構成を示す模式図である。
【００５０】
表面入射型のフォトダイオードアレイ９１は、図５及び図６に示すように、ｎ型の半導体基板３と、ｐ型半導体領域５と、ｎ型半導体領域７とを備えている。
【００５１】
半導体基板３は、互いに対向する表面（一方面）３ｃと裏面（他方面）３ｄとを有している。表面３ｃは、光Ｌ１の入射面であり、信号出力面でもある。半導体基板３は、矩形状に形成された基板であり、内部に改質領域５０を有している。半導体基板３の裏面３ｄ側の略全面には、ｎ型半導体領域９３が配置されている。ｎ型半導体領域９３は、不純物（例えば、リン）を含み、半導体基板３よりも不純物濃度が高く（例えば、１×１０１８／ｃｍ３）設定されている。半導体基板３は、その他の点では、第１実施形態と同様である。
【００５２】
ｐ型半導体領域５は、半導体基板３の表面３ｃ側において、互いに離隔して、例えば一次元に３つ並んで配置されている。各ｐ型半導体領域５は、例えば矩形状に形成されている。ｐ型半導体領域５は、その他の点では、第１実施形態と同様である。
【００５３】
ｎ型半導体領域７は、半導体基板３の表面３ｃ側の隣接するｐ型半導体領域５間において、各ｐ型半導体領域５と離隔して、各ｐ型半導体領域５を囲むように配置されている。ｎ型半導体領域７は、その他の点では、第１実施形態と同様である。
【００５４】
半導体基板３の表面３ｃ上の略全面には、例えば周知のＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法、熱酸化法により絶縁膜２１が形成されている。絶縁膜２１は、例えばＳｉＯ２（酸化膜）やＳｉＮ（窒化膜）からなり、ｐ型半導体領域５及びｎ型半導体領域７に対応する位置には、コンタクトホール２３が設けられている。各ｐ型半導体領域５の長辺方向の端部の絶縁膜２１上には、電極配線９５が配置されている。
【００５５】
電極配線９５は、金属材料（例えば、Ａｌ）によって形成されている。電極配線９５は、略Ｔ字状をなしており、第１の部分９５ａと第２の部分９５ｂとを有している。第１の部分９５ａは、コンタクトホール２３を塞ぐように配置されており、ｐ型半導体領域５の短辺方向に延びている。第１の部分９５ａの略中央は、第２の部分９５ｂの一端側に接合されている。第２の部分９５ｂの他端側は、半導体基板３の短辺方向の一端側の絶縁膜２１上に配置されたアノード電極９７ａに接合されている。
【００５６】
ｎ型半導体領域７が配置されている位置に対応する絶縁膜２１上には、金属材料（例えば、Ａｌ）からなる金属膜９９が配置されている。金属膜９９は、絶縁膜２１のコンタクトホール２３を塞ぐように配置されており、ｎ型半導体領域７と接続している。金属膜９９の隅部には、カソード電極９７ｂが配置されている。
【００５７】
改質領域５０は、半導体基板３の表面３ｃに垂直な方向から見て隣接するｐ型半導体領域５間の領域において、ｐ型半導体領域５の配置方向に離隔し且つｐ型半導体領域５の配置方向に交差する方向に延びて２つ配置されている。２つの改質領域５０は、互いに略平行に配置されている。各改質領域５０は、連続的な直線状部分として形成されており、半導体基板３の側面にまで延びている。
【００５８】
改質領域５０は、半導体基板３の内部における深さ位置が第１実施形態と異なっている。各改質領域５０は、半導体基板３の裏面３ｄ及びｎ型半導体領域７に達することなく形成されている。各改質領域５０は、半導体基板３の表面３ｃから互いに略等しい深さ位置にそれぞれ形成されている。各改質領域５０は、半導体基板３の厚み方向における表面３ｃ側の所定の深さ位置（表面３ｃ側の領域１０〜６０％が好ましく、１０〜４５％がより好ましく、１０〜３０％が更に好ましい。）に形成されている。また、各改質領域５０の表面３ｃ側の端部は、表面３ｃから所定の深さ（例えば１４５μｍ以下が好ましく、７５μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下が更に好ましい。）に位置している。改質領域５０は、その他の点では、第１実施形態と同様である。
【００５９】
以上のように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、半導体基板３の隣接するｐ型半導体領域５間の領域において、ｐ型半導体領域５の配置方向に離隔し且つｐ型半導体領域５の配置方向に交差する方向に延びる２つの改質領域５０が形成されている。したがって、改質領域５０を形成することによる半導体基板３の機械強度の低下を抑制すると共に、クロストークの抑制効果を向上させることが可能である。
【００６０】
図７は、隣接するフォトダイオード間における波長６９０ｎｍの光をスキャンした場合の分光感度の測定結果を示す図である。図７において、横軸は隣接するｐ型半導体領域５間の中央を基準としたスキャン位置（μｍ）を示し、縦軸は各位置で得られる分光感度の最大値を１００％とした場合の相対分光感度（％）を示している。
【００６１】
図７において、Ｇ１〜Ｇ３は、それぞれ（Ｇ１）第１実施形態と同様の構成を有するフォトダイオードアレイ（但し、半導体基板の厚さ：１００μｍ、改質領域の深さ位置：表面３ａから１５〜４５μｍの領域）、（Ｇ２）改質領域５０が隣接するｐ型半導体領域５間の中央に１つ配置されていることを除き、Ｇ１と同様の構成を有するフォトダイオードアレイ、（Ｇ３）隣接するｐ型半導体領域５間に改質領域５０が形成されていないことを除き、Ｇ１と同様の構成を有するフォトダイオードアレイについて示している。
【００６２】
図７に示すように、Ｇ１，Ｇ２をＧ３と比較すると、Ｇ１，Ｇ２では、改質領域５０が形成されている部分において相対分光感度が低下していることがわかる。特に、Ｇ１においてはＧ２よりも相対分光感度が低下していることがわかる。従って、隣接するｐ型半導体領域５間に複数の改質領域５０を形成することにより、隣接するｐ型半導体領域５間のクロストークの抑制効果を向上させることが可能である。
【００６３】
以上、本発明のフォトダイオードアレイの好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００６４】
例えば、改質領域５０は、数、形状、半導体基板３の表面３ａ，３ｃからの深さ位置、断面の短軸方向の幅、隣接するｐ型半導体領域５間の中央から配置位置までの距離は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、２つの改質領域５０は、隣接するｐ型半導体領域５間の中央から、各ｐ型半導体領域５に向かってそれぞれ異なる距離に配置されていてもよい。
【００６５】
また、改質領域５０の断面における短軸方向の幅を上記実施形態よりも広く（例えば６〜７μｍ）した場合には、半導体基板３に外力が加わった際における改質領域５０に負荷される応力が局所的に集中することなく分散されることから、半導体基板３の機械強度の低下を抑制することができる。
【００６６】
改質領域５０は、フォトダイオードアレイ１において、半導体基板３の表面３ａに達しておらず、表面３ａ側（光入射面側）の端部が半導体基板３の内部に位置していることに限定されるものではない。例えば、改質領域５０は、半導体基板３の表面３ａに達しており、光入射面側の端部が半導体基板３の表面３ａと絶縁膜４３の表面４３ａとの間に位置するように配置されていてもよい。
【００６７】
２つの改質領域５０は、半導体基板３の表面３ａ，３ｃからの深さ位置が互いに等しい部分と異なる部分とを含んでいてもよい。例えば、２つの改質領域５０は、図８に示すように、表面３ａから例えば５〜３５μｍの領域と２０〜５５μｍの領域とにそれぞれ配置されていてもよい。
【００６８】
また、２つの改質領域５０は、半導体基板３の表面３ａ，３ｃからの深さ位置が互いに等しい部分を含まなくてもよい。例えば、２つの改質領域５０は、図９に示すように、表面３ａから例えば５〜３５μｍの領域と５０〜８０μｍの領域とにそれぞれ配置されていてもよい。
【００６９】
また、改質領域５０は、隣接するｐ型半導体領域５間の領域において２つ形成されていることに限定されるものではなく、ｐ型半導体領域５の配置方向に離隔して３つ以上形成されていてもよい。３つ以上の改質領域５０の半導体基板３の表面３ａ，３ｃからのそれぞれの深さ位置は互いに等しくても、異なっていてもよい。
【００７０】
また、改質領域５０は、複数のｐ型半導体領域５が配置される領域を囲むと共にその外縁が半導体基板３の外縁をなす領域に配置されていてもよい。例えば、改質領域５０の各直線状部分の端部は、半導体基板３の各側面まで延びていてもよい。
【００７１】
改質領域５０は、連続的な直線状に形成されることに限定されるものではなく、断続的な直線状であってもよい。例えば、改質領域５０は、長手方向及び当該長手方向に直交する短手方向を有する部分が、その長手方向を同一方向へ向けて互いに離れて複数並ぶことにより、断続的な直線状に形成されていてもよい。
【００７２】
２つの断続的な直線状の改質領域５０は、図１０に示すように、一方の断続的な直線の上記部分の長手方向の両端部が、もう一方の断続的な直線の隣接する２つの部分のそれぞれの長手方向の端部に対向するように形成されていてもよい。
【００７３】
２つの断続的な直線状の改質領域５０は、図１１に示すように、それぞれの構成部分が互いに対向することなく交互に配置されるように形成されていてもよい。この場合、断続的な直線の構成部分をピッチを大きくして配置することにより、改質領域５０を形成することによる半導体基板の機械強度の低下を更に抑制することが可能である。
【００７４】
改質領域５０は、断面が楕円状の直線状部分のみにより形成されていることに限定されるものではない。改質領域５０は、断面が楕円状の直線状部分から半導体基板３の厚み方向に延びる線状部分を含んでいてもよい。また、改質領域５０は、多光子吸収以外によって改質されて形成されていてもよい。
【００７５】
また、半導体基板３、ｐ型半導体領域５及びｎ型半導体領域７の数、材料、形状、厚さ、不純物濃度及び不純物の種類は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ｐ型半導体領域５は、１次元に複数並んで配置されていても、２次元のマトリクス状に配置されていてもよい。半導体基板３、ｐ型半導体領域５及びｎ型半導体領域７は、上述した実施形態とは逆の導電型となる不純物を含んでいてもよい。半導体基板３は、Ｓｉによって形成されていることに限定されるものではなく、例えば半導体基板３とｐ型半導体領域５が同一又は異なる化合物半導体（例えば、ＧａＡｓ又はＧａＳｂ等）によって形成されていてもよい。
【００７６】
また、上記フォトダイオードアレイの製造方法は、レーザ加工により溶融処理領域を形成して加工対象物６５を切断することに限定されるものではなく、ブレードを用いて加工対象物６５を切断してもよい。この場合、図３（ｂ）に示す加工対象物６５にＵＶ照射して、図１２（ａ）に示すように、ダイシングテープ６３を剥離する。次に、切断予定ラインを半導体基板３の裏面３ｂ側に転写した後、図１２（ｂ）に示すように、絶縁膜４３の表面４３ａにダイシングテープ６３を貼り付ける。そして、１２（ｃ）に示すように、切断予定ラインに沿って、ブレード６７により加工対象物６５を切断する。更に、イオンエアー洗浄装置や吸引装置を用いて、塵等を吸引して洗浄することにより、図４（ａ）と同様の複数の加工対象物６５ａが得ることができる。
【００７７】
［放射線検出器］
［第１実施形態］
図１３を参照して、第１実施形態に係る放射線検出器１００の構成について説明する。図１３は、第１実施形態に係る放射線検出器の断面構成を示す模式図である。
【００７８】
放射線検出器１００は、図１３に示すように、上記フォトダイオードアレイ１と、シンチレータ７３と、配線基板８１とを備えている。
【００７９】
シンチレータ７３は、絶縁膜４３上に配置されている。シンチレータ７３は、絶縁膜４３上に配置されたシンチレータ層７５と、シンチレータ層７５上に配置された耐湿保護膜７７とにより構成されている。
【００８０】
シンチレータ層７５は、入射した光（放射線）を所定波長の光に変換する柱状結晶が互いに接するように複数配置されて構成されている。シンチレータ層７５は、ＣｓＩ，ＣｓＢｒ等を常温〜１５０℃程度の抵抗加熱法によって、絶縁膜４３の表面４３ａ上に蒸着することにより形成されている。シンチレータ層７５は、厚さが例えば４００μｍである。
【００８１】
耐湿保護膜７７は、シンチレータ層７５が水分の吸収により劣化し特性が低下することを抑制している。耐湿保護膜７７は、その厚さが例えば１０μｍである。耐湿保護膜７７は、Ｘ線透過性が高く、かつ、水蒸気，ガスの透過が極めて少ない、例えばポリパラキシリレン、ポリモノクロロパラキシリレン等のキシレン系樹脂からなる樹脂層である。耐湿保護膜７７は、ＣＶＤ法等を用いることで形成される。
【００８２】
配線基板８１は、例えばガラス基板が用いられ、互いに対向する信号入力面８１ａと信号出力面８１ｂとを有している。配線基板８１には、信号入力面８１ａから信号出力面８１ｂに達する貫通孔８１ｃが複数形成されている。貫通孔８１ｃは、フォトダイオードアレイ１のバンプ電極３１，３３と同一のピッチで複数形成されている。各貫通孔８１ｃには、導電性部材８３が設けられている。導電性部材８３は、各貫通孔８１ｃの内壁に配置されて信号入力面８１ａと信号出力面８１ｂとの間を電気的に導通する導通部８３ｃと、信号入力面８１ａ上の各貫通孔８１ｃの外周部に配置された入力部８３ａと、信号出力面８１ｂ上の各貫通孔８１ｃの外周部に配置された出力部８３ｂとにより構成されている。
【００８３】
配線基板８１は、半導体基板３の裏面３ｂの上方に配置されており、入力部８３ａは、バンプ電極３１，３３と接続されている。各出力部８３ｂ上には、バンプ電極８５がそれぞれ配置されている。配線基板８１は、バンプ電極８５を介して、例えば後述する外部基板８７と接続される。
【００８４】
以上の構成を有する放射線検出器１００は、次の動作を行う。シンチレータ７３にＸ線等の光（放射線）Ｌ１が入射すると、光Ｌ１に応じた所定波長のシンチレーション光がシンチレータ層７５で発生し、シンチレーション光がフォトダイオードアレイ１へと入射する。
【００８５】
フォトダイオードアレイ１の表面３ａ側からシンチレーション光が入射すると、シンチレーション光は絶縁膜４３を透過し、半導体基板３、ｐ型半導体領域５及びｎ型半導体領域７に達する。そして、シンチレーション光によって発生したキャリアが、半導体基板３、ｐ型半導体領域５及びｎ型半導体領域７の内部における電界に従って拡散する。
【００８６】
シンチレーション光によって発生したキャリアは、隣接するｐ型半導体領域５間に拡散した場合には、２つの改質領域５０のそれぞれにトラップされ、再結合することにより消滅する。改質領域５０にトラップされず、ｐｎ接合１１に達したキャリアはバンプ電極３１,３３から光電流として外部に取り出される。この光電流により、各フォトダイオード１３は、光Ｌ１の光波長成分に応じた電気信号をそれぞれ出力することとなる。
【００８７】
次に、図１４を用いて、上述した放射線検出器１００の製造方法について説明する。図１４は、第１実施形態に係る放射線検出器の製造工程を説明するための断面構成を示す模式図である。
【００８８】
まず、上述した製造方法によりフォトダイオードアレイ１を製造する。次に、図１３に示すような構成の配線基板８１を作製した後、フォトダイオードアレイ１に配線基板８１を例えばフリップチップ実装により接続する。フリップチップ実装では、まず、バンプ電極３１，３３と入力部８３ａとが対向するようにフォトダイオードアレイ１と配線基板８１との位置合わせが行われる。この位置合わせの後、バンプ電極３１，３３と入力部８３ａとを互いに押し合わせ、熱圧着や超音波等によってバンプ結合する。これにより、図１４（ａ）に示すように、配線基板８１がバンプ電極３１，３３を介してフォトダイオードアレイ１に接続される。
【００８９】
次に、例えば抵抗加熱法によって絶縁膜４３の表面４３ａ上にＣｓＩ，ＣｓＢｒ等を蒸着し、柱状結晶として成長させることによりシンチレータ層７５を形成する。更に、例えばＣＶＤ法によって、シンチレータ層７５を覆うように耐湿保護膜７７を形成する。以上により、絶縁膜４３上にシンチレータ７３が形成され、図１４（ｂ）に示すように、放射線検出器１００が得られる。
【００９０】
なお、配線基板８１のバンプ電極８５により外部基板８７を更にフリップチップ実装し、図１４（ｃ）に示すような構成の放射線検出器２００としてもよい。外部基板８７には、例えば、外部基板８７の内部に導電性部材が埋め込まれて形成された複数の内部配線８９ｂと、信号入力面上に露出した導電性部材の外周部に配置された入力部８９ａとが配置されている。入力部８９ａがバンプ電極８５と接続されることにより、配線基板８１と外部基板８７とが接続される。
【００９１】
以上のように、第１実施形態では、フォトダイオードアレイ１を用いていることから、改質領域５０を形成することによる半導体基板３の機械強度の低下を抑制すると共に、クロストークの抑制効果を向上させることが可能である。
【００９２】
ところで、絶縁膜４３の表面４３ａに凹凸部分が形成されていると、シンチレーション光が凹凸部分において反射してしまう。そして、反射した光が隣接するｐ型半導体領域５に達すると、出力信号のノイズとして検出されてしまう。しかしながら、第１実施形態では、絶縁膜４３の表面４３ａに達することなく改質領域５０が形成されていることにより、シンチレーション光の凹凸部分における反射を抑制することができる。したがって、出力信号のノイズの検出を抑制することができる。
【００９３】
また、絶縁膜４３の表面４３ａに凹凸部分が形成されていると、凹凸部分にシンチレータ層７５の構成成分が蒸着されることにより、柱状結晶が異常成長することとなる。しかしながら、第１実施形態では、凹凸部分が絶縁膜４３の表面４３ａに形成されることが抑制されている。したがって、柱状結晶を異常成長させることなくシンチレータ層７５を形成することが可能である。
【００９４】
［第２実施形態］
図１５を参照して、第２実施形態に係る放射線検出器３００の構成について説明する。図１５は、第２実施形態に係る放射線検出器の断面構成を示す模式図である。
【００９５】
放射線検出器３００は、バリア層７１が配置されており、改質領域５０が絶縁膜４３の表面４３ａに達して形成されている点で、放射線検出器１００と異なっている。その他の点は、第１実施形態と同様である。
【００９６】
バリア層７１は、絶縁膜４３の表面４３ａ上に配置されており、例えば腐食防止（防湿）作用を有する。バリア層７１は、例えばポリイミド等からなる樹脂層であり、その厚さは例えば５μｍである。バリア層７１は、例えば樹脂材料を絶縁膜４３の表面４３ａにスピンコートにより塗布し、硬化することにより形成される。
【００９７】
改質領域５０は、半導体基板３の隣接するｐ型半導体領域５間の領域において、ｐ型半導体領域５の配置方向に離隔し且つｐ型半導体領域５の配置方向に交差する方向に延びて２つ配置されている。改質領域５０は、絶縁膜４３の表面４３ａに達して形成されている。各改質領域５０は、絶縁膜４３の表面４３ａから、半導体基板３の表面３ａから所定の深さ位置（半導体基板３の厚み方向における表面３ａ側の領域１０〜６０％が好ましく、１０〜４５％がより好ましく、１０〜３０％が更に好ましい。）にかけて、それぞれ配置されている。改質領域５０は、第１実施形態と比べて表面３ａ側の半導体基板３の内部に集光点Ｆを合わせてレーザ光Ｌａを照射することにより形成される。
【００９８】
以上のように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、半導体基板３の隣接するｐ型半導体領域５間の領域において、ｐ型半導体領域５の配置方向に離隔し且つｐ型半導体領域５の配置方向に交差する方向に延びる２つの改質領域５０が形成されたフォトダイオードアレイを用いている。したがって、改質領域５０を形成することによる半導体基板３の機械強度の低下を抑制すると共に、クロストークの抑制効果を向上させることが可能である。
【００９９】
ところで、絶縁膜４３の表面４３ａの改質領域５０が形成された部分に対し、シンチレータ層７５が直接蒸着されると、その部分からシンチレータ層７５のシンチレータ成分が半導体基板３の内部へ拡散することとなる。しかしながら、第２実施形態では、絶縁膜４３上にバリア層７１が配置されている。これにより、シンチレータ層７５のシンチレータ成分の拡散がバリア層７１により遮断されることとなる。したがって、シンチレータ層７５のシンチレータ成分が半導体基板３の内部へ拡散することを抑制することができる。
【０１００】
また、バリア層７１が絶縁膜４３を補強することにより、フォトダイオードアレイ１の機械強度を向上させることも可能である。更に、絶縁膜４３の表面４３ａの改質領域５０が形成されている部分をバリア層７１が覆うことにより、シンチレータ層７５を配置する面を平坦化することができる。これにより、柱状結晶を異常成長させることなくシンチレータ層７５を形成することができる。
【０１０１】
以上、本発明の放射線検出器の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【０１０２】
シンチレータ７３は、絶縁膜４３やバリア層７１上にシンチレータ層７５を直接蒸着して形成するものに限定されるものではない。例えば、放射線透過性の基板（例えば、アルミニウム、アモルファスカーボン、ＦＯＰ（ファイバオプティクプレート））に、常温〜１５０℃程度の抵抗加熱法によってＣｓＩ，ＣｓＢｒ等からなるシンチレータ層を形成したシンチレータを用いてもよい。この場合、放射線透過性の基板のシンチレータ層が配置されている面の反対側の面と、絶縁膜４３の表面４３ａやバリア層７１の光入射面とを透明（光透過）樹脂（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂）により接着する。
【０１０３】
また、シンチレータ７３として、パネル型シンチレータを用いてもよい。図１６は、パネル型シンチレータを用いた第３実施形態に係る放射線検出器の断面構成を示す模式図である。放射線検出器４００は、絶縁膜４３上に配置された透明（光透過）樹脂層７２と、透明樹脂層７２上に配置されたシンチレータパネル７３とを備えている。
【０１０４】
透明樹脂層７２は、接着性を有する光学樹脂（例えば、ポリイミド）により形成されている。透明樹脂層７２は、絶縁膜４３とシンチレータパネル７３との間の間隙を埋めるように配置されている。これにより、シンチレータ７３内に光（放射線）が入射して所定波長のシンチレーション光が発生した場合に、シンチレーション光が絶縁膜４３とシンチレータパネル７３との間の間隙で反射することなくフォトダイオードアレイ１に入射する。  
【０１０５】
シンチレータパネル７３は、透明樹脂層７２上に配置されたシンチレータ層７５と、シンチレータ層７５を覆う耐湿保護膜７７とにより構成されている。シンチレータ層７５は、平板形状を呈している。シンチレータ層７５は、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：ＰｒやＧｄ２Ｏ２Ｓ：ＴｂといったＧＯＳ（硫酸化ガドリニウム）や、ＴｌをドープしたＣｓＩ、ＣｄＷＯ４（ＣＷＯ）等により形成されている。シンチレータ層７５は、半導体基板３の表面３ａに垂直な方向から見てｐ型半導体領域５全体が隠れるように、位置、形状及びサイズが設定されている。
【０１０６】
耐湿保護膜７７は、ＰＥＴシートやＴｉＯ２を混練したエポキシ樹脂等により形成されており、遮光膜としても機能する。耐湿保護膜７７は、シンチレータ層７５の側面と光入射面とを覆っているものの、シンチレータ層７５の光出射面を覆っていないため、シンチレータ層７５で発生した光は、耐湿保護膜７７に遮光されることなくフォトダイオードアレイ１に入射する。
【０１０７】
ところで、パネル型シンチレータ等を凹凸部分が形成された面に接着すると、凹凸部分において透明（光透過）樹脂にボイドが発生してしまう。しかしながら、放射線検出器１００では、改質領域５０が絶縁膜４３の表面４３ａに達することなく形成されており、放射線検出器３００では、絶縁膜４３の表面４３ａ上にバリア層７１が設けられている。そのため、パネル型シンチレータ等を凹凸部分が形成された面に接着することが抑制されている。したがって、ボイドの発生が抑制され、パネル型シンチレータ等を良好に接着することができる。
【０１０８】
また、上記実施形態に係る放射線検出器の製造方法は、改質領域５０を形成した後に加工対象物６５を切断した後に配線基板８１を接続することに限定されるものではない。例えば、レーザ加工により半導体基板３に溶融処理領域を形成して切断した後に、改質領域５０を形成してもよい。すなわち、図３（ａ）と同様の加工対象物６１について、図１７（ａ）に示すように、半導体基板３の内部にレーザ加工により溶融処理領域を形成する。そして、図１７（ｂ）に示すように、ダイシングテープ６３を拡張させ加工対象物６１を切断予定ラインに沿って切断し、図１７（ｃ）に示すような加工対象物６１ａを得る。なお、この場合、上述した手法と同様に加工対象物６１をブレードにより切断してもよい。
【０１０９】
続いて、図１８（ａ）に示すように、はんだペーストのスクリーン印刷法により加工対象物６１ａの所定の位置にバンプ電極３１，３３を形成して加工対象物６１ｂを得る。次に、図１８（ｂ）に示すように、加工対象物６１ｂのバンプ電極３１,３３と配線基板８１の入力部８３ａとを接続する。そして、図１８（ｃ）に示すように、ダイシングテープ６３を配線基板８１の信号出力面８１ｂ上の出力部８３ｂに貼り付けた後、半導体基板３の内部にレーザ加工を施すことにより改質領域５０を形成して、フォトダイオードアレイ１が配線基板８１に接続された構成とする。更に、ＵＶ照射してダイシングテープ６３を剥離した後、シンチレータ７３及びバンプ電極８５を配置することにより、上記放射線検出器を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１，９１…フォトダイオードアレイ、３…ｎ型（第１導電型）半導体基板、３ａ，３ｃ…表面、３ｂ，３ｄ…裏面、５…ｐ型（第２導電型）半導体領域、１１…ｐｎ接合、１３…フォトダイオード、５０…改質領域、７３…シンチレータ、１００，２００，３００，４００…放射線検出器、Ｆ…集光点、Ｌａ…レーザ光、Ｌ１…光。
【図１】
2010165912.tif 000003
【図２】
2010165912.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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